一种大直径、超长度高纯硅晶体切割方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大直径、超长度高纯硅晶体切割方法及设备，工艺为先对高纯硅晶体通过吸振材料粘接后过度装夹；再通过数控自动编程软件系统对切割高纯硅晶体图形进行编排处理；然后通过电镀金刚石砂线主切削运动为垂直往复运动，辅助切削运动为自转运动对高纯硅晶体切削；设备包括电镀金刚石砂线、工作平台、摇臂、曲柄摇杆机构和石墨粘块；采用电镀金刚石砂线作为刀具，大大提高高纯硅晶体加工范围，尤其针对大直径、超长度的高纯硅晶体；使用电镀金刚石砂线参与切削面积小，材料利用率有效提高；通过控制切削速度，降低了加工表面的粗糙度，提高效率及成品率；由于采用了吸振材料粘接后过度装夹，改善了高纯硅晶体受力方式，提高产品成品率。
【专利说明】一种大直径、超长度高纯硅晶体切割方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硅晶体的切割工艺和设备，特别涉及一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺和设备。
【背景技术】
[0002]因高纯硅晶体材料固有的物理机械性能，对于较大直径、一定加工长度、复杂结构表面的加工，大致可分为两种情况:
第一、标准圆表面的加工，采用吸振材料过度装夹、成型金刚石刀具套料加工的方式进行。工艺步骤:刀具装夹找正一高纯硅晶体装夹找正一套料加工一表面处理研磨。
[0003]第二、复杂结构表面的加工，采用标准通用机床、吸振材料过度装夹、金刚石刀具加工的方式进行。工艺步骤:刀具装夹找正一高纯硅晶体重复装夹找正一重复加工一表面处理研磨。该方式根据加工表面复杂程度，确定高纯硅晶体重复装夹找正次数，一般情况下至少需两次以上装夹找正。
[0004]上述两种情况，存在的的主要问题有:
(I)高纯硅晶体加工长度受工艺方法及刀具设备的限制，一般加工长度都小于400mm，受刀具加工精度、机床回转精度、刀具装夹精度等因素限制，套料加工直径小于127mm。
[0005](2)刀具参与切削面积大，材料利用率低下。
[0006](3)受切削速度的影响，加工的高纯硅晶体表面粗糙度较大，无法实现表面精细加工，加工表面均需研磨处理，导致加工效率较低，成品率。
[0007](4)因高纯硅晶体在加工过程中受装夹受力方式的制约，导致高纯硅晶体加工成品率低下。
[0008](5)上述两种情况的加工，要求操作人员具有较高的技能水平，具有较为丰富的机械加工经验。
【发明内容】
[0009]本发明针对上述不足之处，提供了一种大直径、超长度高纯硅晶体切割工艺及设备，该工艺中采用电镀金刚石砂线作为刀具以及不同的工艺步骤，解决了大直径、大长度高纯硅晶体表面加工的技术难题。
[0010]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺，其特征在于:
a.首先对高纯硅晶体通过吸振材料粘接后过度装夹；
b.再通过数控自动编程软件系统对切割高纯硅晶体图形进行编排处理；
c.然后通过电镀金刚石砂线对高纯硅晶体切削，其主切削运动为电镀金刚石砂线垂直往复运动、辅助切削运动为电镀金刚石砂线自转运动。
[0011]作为优选，所述c步骤为了保证加工高纯硅晶体表面质量，提高电镀金钢石砂线使用寿命，选择所需金刚石的粒度为0.074-0.15mm，制作电镀金刚石砂线；根据切割高纯硅晶体长度，确定电镀金刚石砂线的直径为2.5-4.5mm ;所述步骤c中，主切削运动参数速度控制在5-8mm/s之间，辅助切削为恒定速度,转速为lOOrpm。
[0012]作为优选，高纯硅晶体的切割长度为400-800mm。
[0013]本发明还提供一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割设备，其特征在于:包括电镀金刚石砂线、工作平台、安装电镀金刚石砂线的摇臂、安装固定摇臂的曲柄摇杆机构和石墨粘块。
[0014]作为优选，所述闻纯娃晶体粘接在石墨粘块上，石墨粘块粘接后过度装夹在线切设备工作台上，电镀金刚石砂线固定在线切设备摇臂上，由主电机通过三角带传动到曲柄摇杆机构，让电镀金刚石砂线作主切削运动，辅助电机让电镀金刚石砂线作辅助切削运动。
[0015]作为优选，主切削运动为电镀金刚石砂线垂直往复运动，辅助切削运动为电镀金刚石砂线自转运动。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:
一、由于采用电镀金刚石砂线作为刀具，大大提高高纯硅晶体加工范围，尤其针对大直径、超长度的闻纯娃晶体；
二、根据高纯硅晶体的长度，选择电镀金刚石砂线直径，使电镀金刚石砂线参与切削面积小，材料利用率有效提闻;
三、通过控制切削速度，降低了加工表面的粗糙度，不需进行表面精细加工，提高效率及成品率；
四、采用了吸振材料粘接后过度装夹，由此改善了高纯硅晶体受力方式，提高了工序产品的成品率；
五、电镀金刚石砂线作为切割刀具，其切割运动精度取决于设备自身精度，一般情况下整个工序控制无需人为调整，操作人员进行简单的技能培训，具有数控设备操作能力即可上岗操作，降低用工成本，提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明工件切割示意图；
图2为本发明工作台、工件与砂线相对位置示意图，进给运动由工作台X轴、Y轴步进电机控制进给；
图3为本发明工件和砂线的装配示意图；
图中:1-电镀金刚石砂线、2-高纯硅晶体、3-石墨粘块、4-工作台。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0019]参阅图1、图2和图3，一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺，首先对高纯硅晶体2通过吸振材料粘接后过度装夹，减小切削过程中振动对高纯硅晶体的影响改善高纯硅晶体受力方式。再通过简单直观的绘图工具，将所要进行切割的高纯硅晶体形状描绘出来，将描绘出来的图形进行编排处理，再通过数控自动编程软件系统处理成一定格式的加工程序。然后通过电镀金刚石砂线I对高纯硅晶体2切削，其主切削运动为电镀金刚石砂线I垂直往复运动、辅助切削运动为电镀金刚石砂线I自转运动。选择粒度为0.074-0.15mm的金刚石，制作电镀金刚石砂线1，以保证加高纯硅晶体2表面质量，提高电镀金钢石砂线I使用寿命；根据切割高纯硅晶体2长度，确定电镀金刚石砂线I的直径，以提高高纯硅晶体2加工表面质量及提高高纯硅晶体2材料利用率，一般采用Φ为2.5-4.5_，其参与切削面积小；通过结合切削与研磨，将主切削运动参数速度控制在5-8mm/s，辅助切削选为恒定速度，转速为lOOrpm，以提高加高纯硅晶体2表面质量及成品率，所述工艺可切割高纯硅晶体2的范围为400-800mm。
[0020]所述切割工艺中的一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割设备，包括电镀金刚石砂线1、工作平台4、安装电镀金刚石砂线的摇臂、安装固定摇臂的曲柄摇杆机构和石墨粘块3,所述闻纯娃晶体2粘接在石墨粘块3上，石墨粘块3粘接后过度装夹在线切设备工作台4上，电镀金刚石砂线I固定在线切设备摇臂上，由主电机通过三角带传动到曲柄摇杆机构，让电镀金刚石砂线I作垂直往复的主切削运动，辅助电机让电镀金刚石砂线I作自转运动的辅助切削运动，实现高纯硅晶体2切割。
[0021]本发明实施例为较佳实施方式，但其具体实施并不限于此，本领域的普通技术人员极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，只要不脱离本发明，都属本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺，其特征在于，工艺步骤为: a.首先对高纯硅晶体通过吸振材料粘接后过度装夹； b.再通过数控自动编程软件系统对切割高纯硅晶体图形进行编排处理； c.然后通过电镀金刚石砂线对高纯硅晶体切削，其主切削运动为电镀金刚石砂线垂直往复运动，辅助切削运动为电镀金刚石砂线自转运动。
2.根据权利要求1所述的一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺，其特征在于:所述步骤c中电镀金刚石砂线选用粒度为0.074-0.15mm的金刚石制作。
3.根据权利要求1所述的一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺，其特征在于:所述步骤c中电镀金刚石砂线的直径为2.5-4.5_。
4.根据权利要求1所述的一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺，其特征在于:所述步骤c中，主切削运动参数速度控制在5-8mm/s之间，辅助切削为恒定速度，转速为IOOrpm0
5.根据权利要求1-4任一所述的一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割工艺，其特征在于:高纯硅晶体的切割长度为400-800mm。
6.一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割设备，其特征在于:包括电镀金刚石砂线、工作平台、安装电镀金刚石砂线的摇臂、安装固定摇臂的曲柄摇杆机构和石墨粘块。
7.根据权利要求6所述的大直径、超长度高纯硅晶体的切割设备，其特征在于:所述高纯硅晶体粘接在石墨粘块上，石墨粘块粘接后过度装夹在线切设备工作台上，电镀金刚石砂线固定在线切设备摇臂上，由主电机通过三角带传动到曲柄摇杆机构，让电镀金刚石砂线作主切削运动，辅助电机让电镀金刚石砂线作辅助切削运动。
8.根据权利要求7所述的大直径、超长度高纯硅晶体的切割设备，其特征在于:主切削运动为电镀金刚石砂线垂直往复运动，辅助切削运动为电镀金刚石砂线自转运动。
9.根据权利要求6所述的一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割设备，其特征在于:所述电镀金刚石砂线选用粒度为0.074-0.15mm的金刚石制作；电镀金刚石砂线的直径为2.5-4.5mm。
10.根据权利要求7或8所述的一种大直径、超长度高纯硅晶体的切割设备，其特征在于:所述主切削运动参数速度控制在5-8mm/s之间，辅助切削为恒定速度，转速为lOOrpm。
【文档编号】B28D7/04GK103568141SQ201310558805
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】王全文, 杨蛟 申请人:成都青洋电子材料有限公司